33 Просмотров

Задание:

В 120 мл воды растворили 22 г гидроксида натрия и через полученный раствор пропускали постоянный ток силой 4.02 А в течение 100 минут. Сколько литров газа (н. у.) выделилось на аноде? Ответ дайте с точностью до десятых.

Ответ на задание:

Для решения этой задачи нам нужно сначала определить, какой газ образуется на аноде при электролизе раствора гидроксида натрия (NaOH).

При электролизе раствора NaOH на аноде происходит реакция:

\[ 4OH^- \rightarrow 2H_2O + O_2 + 4e^- \]

Таким образом, на аноде выделяется молекулярный кислород ( ​\( O_2 \)​ ).

1. Рассчитаем количество молей гидроксида натрия, растворенного в 120 мл воды.

Молярная масса ( NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 ) г/моль.

\[ n(NaOH) = \frac{m}{M} = \frac{22 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.55 \text{ моль} \]

2. Определим количество молей ( ​\( O_2 \)​ ), которое образуется при электролизе.

По уравнению реакции видно, что для образования 1 моля ( ​\( O_2 \)​ ) необходимо 4 моля электронов.

Таким образом, количество молей ( ​\( O_2 \)​ ) будет равно количеству молей электронов, которые протекли через анод:

\[ n(O_2) = \frac{I \times t}{F} \]

где: ( I ) – сила тока (4.02 А), ( t ) – время (100 мин = 6000 с), ( F ) – фарад (96500 Кл/моль э).

\[ n(O_2) = \frac{4.02 \text{ А} \times 6000 \text{ с}}{96500 \text{ Кл/моль}} = 0.2499 \text{ моль} \]

3. Рассчитаем объем ( ​\( O_2 \)​) при нормальных условиях (н. у.).

1 моль газа при нормальных условиях (н. у.) занимает объем в 22.4 литра.

\[ V(O_2) = n(O_2) \times 22.4 \text{ л/моль} = 0.2499 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 5.6 \text{ л} \]

Итак, на аноде выделилось 5.6 литра (​\( O_2 \)​ ) (н. у.).